JP2003083936A - ガスセンサ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より正確なガス濃度を検出できるガスセンサ
素子を提供すること。 【解決手段】 被測定ガス室１１１，１１２と，ポンプ
セル２と，センサセル４と，モニタセル３と，センサセ
ル４に接続されたセンサ回路４５及びモニタセル３に接
続されたモニタ回路３５と，センサ回路４５及びモニタ
回路３５にそれぞれ接続されたセンサ電源４５１及びモ
ニタ電源３５１と，センサ回路４５及びモニタ回路３５
にそれぞれ接続され，センサセル３及びモニタセル４に
流れる電流をそれぞれ測定するよう構成され，被測定ガ
ス側電極３１，４１とセンサ電源４５１及びモニタ電源
３５１との間に接続されたセンサ電流計４５２及びモニ
タ電流計３５２とよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，内燃機関の燃焼制御等に用いら
れる積層型のガスセンサ素子に関する。

【０００２】

【従来技術】自動車エンジンの排気系に設置され，燃焼
制御に利用される等，ＮＯｘセンサ素子として，固体電
解質板に一対の電極を設けて構成した電気化学セルより
なるモニタセル，ポンプセル，センサセル等を備えた素
子が用いられる。上記ポンプセルにおいて，被測定ガス
室の酸素濃度をほぼ０とし，モニタセルに発生する起電
力やモニタセルに流れる限界電流値等により被測定ガス
室の酸素濃度を検出し，この値をポンプセルにフィード
バックしつつ，ポンプセルによる酸素ガスのポンピング
を行う。その後，センサセルで被測定ガス室に残った窒
素酸化物を還元，分解する。このとき，センサセルを流
れる電流から被測定ガス中の窒素酸化物の量，すなわち
ＮＯｘ濃度を検出する。

【０００３】

【解決しようとする課題】しかし，図７に示すごとく，
モニタセル３とセンサセル４とが位置的に近い場合，モ
ニタセル３の被測定ガス側電極３１から基準電極３２へ
と酸素イオン電流が流れると共に，センサセル４の被測
定ガス側電極４１からモニタセル３の基準電極３２へ向
かう酸素イオン電流も流れる。同図にａ，ｄと記載され
た矢線がそれである。このため，図７に示すごとき構造
のセルをもったガスセンサ素子では，モニタセル３に接
続された電源９３２を備えたモニタ回路９３上のモニタ
電流計９３１は，上記イオン電流ａとｄとに由来する電
流を検出してしまう。

【０００４】モニタセル３において本来の酸素濃度に比
例するイオン電流はａ＋ｃなので，ａ＋ｄとなる従来構
成では，正しい酸素濃度をモニタセル３が検出し難い。
センサセル４においても，電源９４２を備えたセンサ回
路９４上のセンサ電流計９４１が検出する電流の元にな
るイオン電流は，同図に示す矢線ｂやｃで示された酸素
イオン電流である。このため，モニタセル３の場合と同
様の問題が発生する。

【０００５】以上は，センサセルが濃度を検出する特定
ガスの種類にかかわらず，モニタセルとセンサセルを併
用するタイプのガスセンサ素子において共通に生じる問
題である。

【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，より正確なガス濃度を検出できるガスセ
ンサ素子を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題の解決手段】第１の発明は，所定の拡散抵抗の下
に外部から被測定ガスが導入されるよう構成された被測
定ガス室と，酸素イオン導電性の固体電解質板とその表
面に設けた一対の電極とより構成され，上記一対の電極
に対する通電により上記被測定ガス室に酸素を導入また
は排出するよう構成されたポンプセルと，酸素イオン導
電性の固体電解質板とその表面に設けた一対の基準電極
と被測定ガス側電極とより構成され，上記一対の電極に
対する通電により被測定ガス中の特定ガス成分濃度を検
出するよう構成されたセンサセルと，酸素イオン導電性
の固体電解質板とその表面に設けた一対の基準電極と被
測定ガス側電極とより構成され，被測定ガス中の酸素濃
度を検出するよう構成されたモニタセルと，上記センサ
セルに接続されたセンサ回路及び上記モニタセルに接続
されたモニタ回路と，上記センサ回路及び上記モニタ回
路にそれぞれ接続されたセンサ電源及びモニタ電源と，
上記センサ回路及びモニタ回路にそれぞれ接続され，セ
ンサセル及びモニタセルに流れる電流をそれぞれ測定す
るよう構成され，被測定ガス側電極とセンサ電源及びモ
ニタ電源との間に接続されたセンサ電流計及びモニタ電
流計とよりなることを特徴とするガスセンサ素子にある
（請求項１）。

【０００８】次に，本発明の作用効果につき説明する。
第１の発明において，モニタセル及びセンサセルを流れ
る電流を検出するためのセンサ電流計及びモニタ電流計
は，被測定ガス側電極に近い側に接続されている。これ
により，モニタセルやセンサセルに流れる電流，つまり
モニタセルやセンサセルにおける被測定ガス側電極から
基準電極へと流れる酸素イオン電流（後述する図３にか
かる構成のガスセンサ素子１においては，矢線ａ＋ｃや
矢線ｂ＋ｄ）だけが元になる電流を検出することができ
る。このため精度よく被測定ガス中の特定ガス濃度や酸
素濃度の検出を行うことができる。

【０００９】以上，本発明によれば，より正確なガス濃
度を検出できるガスセンサ素子を提供することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記第１の発明（請求項１）での
ガスセンサ素子とは，被測定ガス中の特定ガス濃度と共
に被測定ガス中の酸素濃度等を検出することが可能な複
合センサ素子である。上記モニタセル，センサセル及び
ポンプセルにおける被測定ガス側電極は被測定ガス室と
対面した位置にあり，モニタセル及びポンプセルの被測
定ガス側にある電極は，該電極上でのＮＯｘ等のセンサ
セルが検出しようとする特定ガスの分解が抑制された，
分解活性の低い電極材料から構成する。具体的には，プ
ラチナ−金とを含有する多孔質のサーメット電極等が好
ましい。また，電極材料中の金含有量は１〜１０重量％
とすることが好ましい。金が１０重量％より多い場合は
電極の活性が低くなりすぎ，金が１重量％未満である場
合は，電極の活性が高くなるおそれがある。

【００１１】また，センサセルにおける被測定ガス側電
極は検出しようとする特定ガスを速やかに分解できるよ
うに，分解活性の高い電極材料から構成する。具体的に
はプラチナとロジウムを含有する多孔質のサーメット電
極が望ましく，また，電極材料中のロジウム量は１０〜
５０重量％とすることが好ましい。５０重量％より多い
とロジウムの酸素吸蔵効果により特性が不安定となり，
１０重量％未満である場合は，分解活性が低くなるおそ
れがある。なお，他の電極は通常の電極材料より構成す
ることができる。

【００１２】また，上記センサセルにおける被測定ガス
側電極の電極材料を変更することで，異なる特定ガス濃
度の測定を行うことができる。本発明にかかる構成のガ
スセンサ素子におけるセンサセルにおいて検出可能な特
定ガスとしては，分解して酸素イオンを放出するか，酸
素イオンと反応するガスが挙げられ，具体的には上記Ｎ
Ｏｘ，ＣＯ，ＨＣ等が挙げられる。

【００１３】また，上記モニタ回路に接続された上記モ
ニタ電流計の電流値が一定となるように，上記ポンプセ
ルにかける電圧を調整するようよう構成されていること
が好ましい（請求項２）。この場合，モニタ電流計の値
は被測定ガス室の酸素ガス濃度に比例するため，ポンプ
セルに被測定ガス室内の酸素ガス濃度に応じた状態で電
圧を与えることができる。ポンプセルも電気化学的セル
としての構成を有するため，電圧を与えることで酸素の
ポンピングを被測定ガス室において行うことができる。
従って，ポンプセルの駆動状態を被測定ガス室の酸素濃
度によって制御できるため，被測定ガス室の酸素濃度を
より精密に制御でき，検出精度が向上するという作用効
果を得ることができる。

【００１４】また，上記モニタ電流計の電流値と上記セ
ンサ電流計の電流値との差より，上記被測定ガス中の特
定ガス濃度を測定することが好ましい（請求項３）。こ
れにより，モニタセルとセンサセルの電流差は，被測定
ガス室のＮＯｘ濃度に比例するため，検出精度を向上さ
せることができる。

【００１５】また，上記センサセル及び上記モニタセル
は同一の固体電解質板上に設けることが好ましい（請求
項４）。これにより，いずれか一方をポンプセルと同一
の固体電解質板上に設ける場合に比べて，ポンプセルと
のリーク電流の影響を受け難くすることができる。ま
た，すべてのセルを別々の固体電解質板に設ける場合と
比較して，構造を簡略化することができる。

【００１６】

【実施例】以下に，図面を用いて本発明の実施例につい
て説明する。 （実施例１）

【００１７】以下，詳細に説明する。本例のガスセンサ
素子は，自動車エンジンの内燃機関に設置して，排ガス
中のＮＯｘ濃度を測定することに使用される。図１，図
２に示すごとく，本例のガスセンサ素子１は，所定の拡
散抵抗の下に外部から被測定ガスが導入されるよう構成
された被測定ガス室と，酸素イオン導電性の固体電解質
板１４とその表面に設けた一対の電極２１，２２より構
成され，上記一対の電極に対する通電により上記被測定
ガス室に酸素を導入または排出するよう構成されたポン
プセル２を有する。

【００１８】また，酸素イオン導電性の固体電解質板１
６とその表面に設けた一対の基準電極４２と被測定ガス
側電極４１とより構成され，上記一対の電極４１，４２
に対する通電により被測定ガス中の特定ガス成分濃度を
検出するよう構成されたセンサセル４と，酸素イオン導
電性の固体電解質板１６とその表面に設けた一対の基準
電極３２と被測定ガス側電極３１とより構成され，被測
定ガス中の酸素濃度を検出するよう構成されたモニタセ
ル３とを有する。

【００１９】また，上記センサセル４に接続されたセン
サ回路４５及び上記モニタセル３に接続されたモニタ回
路３５と，上記センサ回路４５及び上記モニタ回路３５
にそれぞれ接続されたセンサ電源４５１及びモニタ電源
３５１と，上記センサ回路４５及びモニタ回路３５にそ
れぞれ接続され，センサセル４及びモニタセル３に流れ
る電流をそれぞれ測定するよう構成され，被測定ガス側
電極４１，３１とセンサ電源４５１及びモニタ電源３５
１との間に接続されたセンサ電流計４５２及びモニタ電
流計３５２とよりなる。

【００２０】以下，詳細に説明すると，本例のガスセン
サ素子１は，自動車エンジンの排気系に設置されて，排
ガス中のＮＯｘ濃度を測定するセンサに利用される。図
１，図２に示すごとく，本例のガスセンサ素子１は，ポ
ンプセル２を構成するための固体電解質板１４と，モニ
タセル３，センサセル４を構成するための固体電解質板
１６と，被測定ガス室を構成するためのスペーサー１５
と，基準ガス室１２１を構成するためのスペーサー１７
と，上記ポンプセル２，モニタセル３，センサセル４を
活性化温度まで加熱するためのヒータ１９とを順次積層
して構成した積層型素子である。

【００２１】上記被測定ガス室は，素子外部より被測定
ガスが導入される小室である。図１，図２に示すごと
く，固体電解質板１４と１６との間に位置するスペーサ
ー１５に設けた２つの窓部と該窓部の間に設けた絞り部
とにより構成される。

【００２２】上記被測定ガス室は外部から直接導入穴１
０１を通じて被測定ガスが導入される第１被測定ガス室
１１１と，該第１被測定ガス室１１１と拡散抵抗通路１
０２を介して連通した第２被測定ガス室１１２より構成
される。また，上記導入穴１０１は，固体電解質板１４
を貫通する拡散抵抗手段としてのピンホールよりなる。
このピンホールの大きさ（口径）は，これを通過して第
１被測定ガス室１１１及び第２被測定ガス室１１２に導
入される被測定ガスが所定の拡散速度を得られるように
適宜設定される。

【００２３】また，固体電解質板１４には素子外部側か
ら導入穴１０１を覆うように多孔質アルミナよりなる保
護層１３１が設けてある。この保護層１３１が第１及び
第２被測定ガス室１１１，１１２に対面する各電極の被
毒，導入穴の目づまりを防止している。なお，上記導入
穴１０１として，ピンホールに多孔質体を充填した構造
のものを用いることもできる。

【００２４】基準ガス室１２１は一定の酸素濃度をもつ
基準ガスとしての大気が導入される。この基準ガス室１
２１は固体電解質板１６に対し積層したスペーサ１７に
設けた窓部より形成される。この窓部はガスセンサ素子
１の長手方向に伸びる溝形状の通路部を有し，この通路
部を通じて大気が導入される。なお，スペーサー１５，
１７はアルミナ等の絶縁性のセラミックよりなる。

【００２５】上記固体電解質板１４，１６はジルコニア
やセリア等の酸素イオン導電性の電解質よりなる。ポン
プセル２は固体電解質板１４とその表面に設けた一対の
電極２１，２２より構成される。一方の電極２２は第１
被測定ガス室１１１に面して設けてあり，他方の電極２
１は保護層１３１に被われて固体電解質板１４の外部側
に設けてある。

【００２６】センサセル４は固体電解質板１６とその表
面に設けた一対の基準電極４２と被測定ガス側電極４１
とより構成される。上記被測定ガス側電極４１は，第２
被測定ガス室１１２に面して固体電解質板１６に接して
設けられ，基準電極４２は基準ガス室１２１に面して固
体電解質板１６に接して設けられる。モニタセル３も，
センサセル４と同様に，固体電解質板１６とその表面に
設けた一対の基準電極３２と被測定ガス側電極３１とよ
り構成される。上記被測定ガス側電極３１は，第２被測
定ガス室１１２に面しており，基準電極３２は基準ガス
室１２１に面している。

【００２７】上記ポンプセル２の電極２２，モニタセル
３の被測定ガス側電極３１は，被測定ガス中のＮＯｘ分
解を抑制するために，ＮＯｘに対する分解活性の低いプ
ラチナと金とを含有する多孔質サーメット電極よりな
る。また，センサセル４の被測定ガス側電極４１はＮＯ
ｘに対する分解活性の強い，プラチナとロジウムを含有
する多孔質サーメット電極よりなる。その他の電極２１
等はプラチナの多孔質サーメット電極よりなる。

【００２８】また，図２に示すごとく，各固体電解質体
１４，１６に対し，各電極２１，２２，３１，３２，４
１，４２と電気的に導通したリード部２１１，２２１，
３１１，３２１，４１１，４２１が一体的に設けられ
る。

【００２９】また，上記リード部２１１，２２１，３１
１，３２１，４１１，４２１から，各所のスルーホール
２２２，３１２，３１３，３２２，３２３，３２４，４
１２，４１３，４２２，４２３，４２４を通して端子部
２１２，２２３，３１４，３２５，４１４，４２５に導
通され，端子部２１２，２２３からポンプ回路２５へ，
端子部３１４，３２５からモニタ回路３５へ，４１４，
４２５からセンサ回路４５へと接続される。また，図１
（ｂ）より，基準電極３２，４２側はアース端子４６に
接続されている。また，モニタ回路３５からポンプ電源
２５１に向うフィードバック回路２６が設けてある。

【００３０】また，固体電解質板の電極等以外の箇所，
特にリード部が形成された部分において，固体電解質板
とリード部との間に絶縁層を設ける（図示略）こともで
きる。

【００３１】上記ヒータ１９は，アルミナ製のヒータシ
ート１９５の上に通電により発熱する発熱体１９１がパ
ターニング形成され，この発熱体１９１を覆うように絶
縁板１９６を積層することで構成される。発熱体１９１
はリード部１９２，スルーホール１９３を介して端子１
９４に電気的導通を確保し，端子１９４を通じて発熱体
１９１に通電する。発熱体１９１はプラチナとアルミナ
等を含むセラミックスのサーメットより構成される。そ
して，このヒータ１９によって，センサセル４，モニタ
セル３，ポンプセル２が活性化温度まで加熱される。

【００３２】本例のガスセンサ素子１の製造を簡単に説
明する。押出成形により作成された固体電解質板用やス
ペーサー用生シートに対し，電極等用の印刷部をスクリ
ーン印刷により形成する。印刷を終えた生シートを所定
の順序で積層した後，焼成し，本例のガスセンサ素子を
得る。

【００３３】次に，本例のガスセンサ素子の動作原理を
簡単に説明する。図１，図２に示すごとく，被測定ガス
が保護層１３１，導入穴１０１を通過して第１被測定ガ
ス室１１１に導入される。導入されるガス量は保護層１
３１，導入穴１０１の拡散抵抗により決定される。さら
に，第１被測定ガス室１１１から拡散抵抗通路１０２を
通過して第２被測定ガス室１１２に，被測定ガスが導入
される。

【００３４】ポンプセル２の一対の電極２１，２２に，
保護層１３１と対面した電極２１が正極となるように電
圧をポンプ回路２５のポンプ電源２５１から印加する。
これにより，上記第１被測定ガス室１１１と対面した電
極２２上で被測定ガスに含まれる酸素が還元され，酸素
イオンとなり，ポンピング作用により電極２１側に排出
される。

【００３５】なお，逆に第１被測定ガス室１１１側の電
極２２が正極となるように電圧を印加すると，電極２１
で酸素や水蒸気ガスが還元され，酸素イオンとなり，ポ
ンピング作用により電極２２側に排出される。このよう
にポンプセル２に印加する電圧を適宜変更することで，
第１被測定ガス室１１１，また第１被測定ガス室１１１
と連通した第２被測定ガス室１１２の酸素濃度を制御す
ることができる。

【００３６】モニタセル３の一対の被測定ガス側電極３
１，基準電極３２に対し，基準電極３２が正極となるよ
うに所定の電圧（本例では０．４０Ｖ）を印加する。第
２被測定ガス室１１２と対面する被測定ガス側電極３１
において被測定ガス中の酸素が還元されて酸素イオンと
なり，ポンピング作用により電極３２側に排出される。
電極３１はＮＯｘ分解に対して不活性であるため，電極
３１−電極３２間に流れる電流，つまりモニタセル３に
流れる電流は保護層１３１，導入穴１０１，第１被測定
ガス室１１１，拡散抵抗通路１０２を通過して，第２被
測定ガス室１１２に到達し，被測定ガス側電極３１に達
する被測定ガス中の酸素量に依存する。そして，ＮＯｘ
量には依存しない。

【００３７】よって，このモニタセル３における電流値
が一定となるように（本例では０．５μＡ）ポンプセル
２に対する印加電圧をフィードバック回路２６を介して
制御して，第１及び第２被測定ガス室１１１，１１２内
の酸素濃度を一定とすることができる。

【００３８】センサセル４の一対の被測定ガス側電極４
１，基準電極４２に対し，基準電極４２が正極となるよ
うに所定の電圧（本例では０．４０Ｖ）を印加する。第
２被測定ガス室１１２と対面する被測定ガス側電極４１
はＮＯｘ分解に対して活性であるため，第２被測定ガス
室１１２と対面する被測定ガス側電極４１で被測定ガス
中の酸素やＮＯｘが還元されてイオン化し，ポンピング
作用により基準ガス室１２１と対面する基準電極４２側
に排出される。

【００３９】本例では，モニタセル３の電極間を流れる
電流が一定値（０．５μＡ）になるようにポンプセル２
を制御して，センサセル４の電極間を流れる電流値も一
定値（０．５μＡ）に制御される。一方，被測定ガス中
にＮＯｘが存在する場合，ＮＯｘ濃度に応じて電流値が
増加するため，被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するこ
とができる。

【００４０】そして，本例のガスセンサ素子１で，モニ
タセル３，センサセル４で，第２被測定ガス室１１２の
酸素濃度，ＮＯｘ濃度を検出するには，それぞれモニタ
セル３の電極３１，センサセル４の電極４１を通過した
イオン電流に基づいた電流値を測定しなくてはいけな
い。これは，図３における矢線ａ，ｃで示される電流
と，矢線ｂ，ｄで示される電流である。

【００４１】しかしながら，図３に示すごとく，電極３
１から電極４２へ，電極４１から電極３２へと向かうイ
オン電流が発生するため（矢線ｃ及び矢線ｄ），図７に
示すごとく，正極側，つまりモニタ電源９３２，センサ
電源９４２と基準電極３２，４２との間にモニタ電流計
９３１，センサ電流計９４１を，モニタ回路９３やセン
サ回路９４に設けた場合，モニタ電流計９３１では，ａ
＋ｄ，センサ電流計９４１では，ｂ＋ｃに相当する酸素
イオン電流を電流値として検出してしまうため，正しい
酸素濃度やＮＯｘ濃度を検出することができなくなる。

【００４２】本例にかかるガスセンサ素子１では，図３
に示すごとく，モニタ電流計３５２とセンサ電流計４５
２とを被測定ガス側電極３１，４１の方に接続している
ため，矢線ａ＋ｃやｂ＋ｄで示される酸素イオン電流に
基づいた電流を検出することができ，正確な酸素濃度や
ＮＯｘ濃度を検出することができる。

【００４３】以上，本例によれば，より正確なガス濃度
を検出できるガスセンサ素子を提供することができる。

【００４４】（実施例２）図４に示すごとく，本例にか
かるガスセンサ素子１は，第２の基準ガス室１２２を有
し，第２被測定ガス室１１２と第２の基準ガス室１２２
とに対面するようにモニタセル３，センサセル４を設
け，ポンプセル２は第１被測定ガス室と第１基準ガス室
１２１に対面するように設けてある。また，第２の基準
ガス室１２２は，固体電解質板１４に設けたスペーサー
１３２，１３３により構成され，該スペーサー１３２，
１３３は両者ともにアルミナよりなる。その他詳細は実
施例１と同様であり，実施例１と同様の作用効果を有す
る。また，ポンプセル２の電極２１が，第１基準ガス室
１２１に対面しているので，センサ素子１の外部の測定
ガス中に，酸素や水蒸気等の酸素源がなくても，電極２
１から電極２２に酸素をポンピングできる。

【００４５】（実施例３）図５に示すごとく，本例にか
かるガスセンサ素子１は，第２の基準ガス室１２２と第
２の被測定ガス室１１２に対面するようにモニタセル３
を設ける。また，第２の被測定ガス室１１２と第１の基
準ガス室１２１との間にセンサセル４を設ける。さら
に，スペーサ１５，１７，１３２，１３３が固体電解質
板で構成される。その他詳細は実施例１と同様であり，
実施例１と同様の作用効果を有する。また，モニタセル
３，センサセル４の電極３１，３２，４１，４２の面積
を大きく取ることができるため，モニタセル３，センサ
セル４のインピーダンスを小さくできる。ヒータ１９以
外は，固体電解質板で構成されるため，異種材料の接合
箇所が少なく，製造が容易である。

【００４６】（実施例４）図６に示すごとく，本例にか
かるガスセンサ素子１は実施例１と同様の構成である。
ただし，ポンプ回路２５，モニタ回路３５，センサ回路
４５の構成が異なる。つまり，ポンプ回路２５はポンプ
電源２５１と電流計２５２を備え，電流計２５２により
得られたポンプ電流（ポンプセルを流れる電流）の値に
より，あらかじめ決められたポンプ電流とポンプ電圧と
の関係を満足するようにフィードバック回路２６によっ
て，ポンプ電源２５１によるポンプセル２への電圧印加
の値を変更する。

【００４７】また，モニタ回路３５，センサ回路４５に
設けられたモニタ電流計３５２，センサ電流計４５２は
電流差検出回路５に接続され，ここにおいて，モニタ電
流計３５２とセンサ電流計４５２の電流値の差を検出す
る。モニタセル電流は第２被測定ガス室１１２の酸素濃
度，センサセル電流は第２被測定ガス室１１２の酸素濃
度とＮＯｘ濃度に対応するため，検出された電流から被
測定ガス中のＮＯｘ濃度を得る。その他詳細は実施例１
と同様で，作用効果も同様である。また，電流差を検出
しているため，センサ出力がＮＯｘ濃度に比例する。

【００４８】（比較例）図７に示すような位置にモニタ
電流計９３１，センサ電流計９４１を配置した場合で，
矢線ｃやｄで示されるような酸素イオン電流に由来する
電流を検知しないようにするためには，モニタ電流計９
３１，センサ電流計９４１における電流検出回路をアイ
ソレーションしてやればよい。しかしながら，アイソレ
ーションにかかる制御回路のコストが高くなるため，コ
スト的に不利なガスセンサ素子が得られてしまう。

【００４９】また，図７に示されるような状態にあるガ
スセンサ素子に対し，矢線ｃや矢線ｄにかかる酸素イオ
ン電流が流れないように絶縁体を介在させることが考え
られる。これでモニタセル３とセンサセル４との間のリ
ークが防止できるが，ガスセンサ素子の設計変更を伴う
ため面倒である。さらに絶縁体を設ける分コストアップ
となるため不利である。また，実施例１のような同一固
体電解質板上にモニタセル３とセンサセル４を設けた構
成のガスセンサ素子１では，そもそもリーク防止の絶縁
体配設が困難である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１にかかる，（ａ）ガスセンサ素子の断
面説明図，（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図。

【図２】実施例１にかかる，ガスセンサ素子の斜視展開
図。

【図３】実施例１にかかる，センサセル，モニタセルが
設けられた固体電解質体における酸素イオンの流れを示
す線図。

【図４】実施例２にかかる，（ａ）ガスセンサ素子の断
面説明図，（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図。

【図５】実施例３にかかる，（ａ）ガスセンサ素子の断
面説明図，（ｂ）（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図。

【図６】実施例４にかかる，（ａ）ガスセンサ素子の断
面説明図，（ｂ）（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図。

【図７】比較例にかかるガスセンサ素子の，センサセ
ル，モニタセルが設けられた固体電解質体における酸素
イオンの流れを示す線図。

【符号の説明】

１．．．ガスセンサ素子， １１１，１１２．．．被測定ガス室， １２１，１２２．．．基準ガス室， １４，１６．．．固体電解質板， ２．．．ポンプセル， ３．．．モニタセル， ４．．．センサセル，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 雅博 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 牧野 太輔 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 黒川 英一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の拡散抵抗の下に外部から被測定ガ
   スが導入されるよう構成された被測定ガス室と，酸素イ
   オン導電性の固体電解質板とその表面に設けた一対の電
   極とより構成され，上記一対の電極に対する通電により
   上記被測定ガス室に酸素を導入または排出するよう構成
   されたポンプセルと，酸素イオン導電性の固体電解質板
   とその表面に設けた一対の基準電極と被測定ガス側電極
   とより構成され，上記一対の電極に対する通電により被
   測定ガス中の特定ガス成分濃度を検出するよう構成され
   たセンサセルと，酸素イオン導電性の固体電解質板とそ
   の表面に設けた一対の基準電極と被測定ガス側電極とよ
   り構成され，被測定ガス中の酸素濃度を検出するよう構
   成されたモニタセルと，上記センサセルに接続されたセ
   ンサ回路及び上記モニタセルに接続されたモニタ回路
   と，上記センサ回路及び上記モニタ回路にそれぞれ接続
   されたセンサ電源及びモニタ電源と，上記センサ回路及
   びモニタ回路にそれぞれ接続され，センサセル及びモニ
   タセルに流れる電流をそれぞれ測定するよう構成され，
   被測定ガス側電極とセンサ電源及びモニタ電源との間に
   接続されたセンサ電流計及びモニタ電流計とよりなるこ
   とを特徴とするガスセンサ素子。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記モニタ回路に接
   続された上記モニタ電流計の電流値が一定となるよう
   に，上記ポンプセルにかける電圧を調整するようよう構
   成されていることを特徴とするガスセンサ素子。
3. 【請求項３】 請求項１または２において，上記モニタ
   電流計の電流値と上記センサ電流計の電流値との差よ
   り，上記被測定ガス中の特定ガス濃度を測定することを
   特徴とするガスセンサ素子。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
   上記センサセル及び上記モニタセルは同一の固体電解質
   板上に設けることを特徴とするガスセンサ素子。